Prečo sú oblaky biele a sivé? Olovnatý mrak: dôvody jeho vzniku a prečo je nebezpečný
Mnohí z nás, dokonca aj vo svojom vzdialenom detstve, si aspoň raz položili podobnú otázku: prečo je obloha nad nami modrá? Svetlo, ktoré k nám prichádza priamo zo Slnka, je totiž v podstate biele, nie modré. S pribúdajúcimi rokmi však ľudia o túto problematiku zrejme nestratili záujem. Mnohým by nevadilo upokojiť svoju zvedavosť a ešte zisťovať, prečo je nebeská klenba práve modrá.
Prečo je obloha modrá: fyzika
Fyzika vám pomôže podrobnejšie preniknúť do všetkých zložitostí tejto problematiky, kde vedci už dávno prišli na dôvody a všetko dôkladne študovali. Môžeme len ochutnať plody ich namáhavej práce.
Začnime teda tým, čo odlišuje našu planétu od ostatných – prítomnosťou vzduchu, ktorý môžu živé organizmy dýchať. Hoci jeho zloženie zahŕňa dusík, kyslík, oxid uhličitý, vodnú paru a rôzne prachové častice, ktoré sú neustále v pohybe, napriek tomu zostáva absolútne transparentné. Ale slnečné svetlo má obrovské množstvo farieb, sú nám známe ako farby dúhy. Každá zo siedmich farieb má svoju vlnu, lúč a všetky sú rôzne dlhé.
Aby sa slnečné svetlo dostalo na zem, musí preraziť obrovskú vrstvu vzduchu. Práve pri prechode svetla vzduchom sa lúče začínajú rozptyľovať a tento proces prebieha intenzívnejšie pri modrej farbe. To sa vysvetľuje veľmi jednoducho – vlnová dĺžka modrého svetla je najkratšia. Takto sa z fyzikálneho hľadiska vysvetľuje modrosť oblohy.
Fyzika odpovedala na našu otázku "prečo je nebo modré", ale čo tie oblaky, veď majú biely odtieň, aj keď sú vo vzduchu. Bolo by logické predpokladať, že slnečné lúče by sa cez mraky rozptyľovali rovnakým spôsobom ako pri prechode vzduchom. Na túto problematiku je však potrebné pristupovať z trochu iného uhla.
Oblaky sú predovšetkým drobné čiastočky vody, ktoré sa vyparili z povrchu zeme a zoskupili sa do plynnej hmoty. Ale bez ohľadu na to, aké malé sú tieto častice, budú stále oveľa väčšie ako molekula vzduchu. Odpoveď na túto otázku spočíva vo veľkosti molekúl.
Ako vieme, slnečné lúče prenikajúce do zemskej atmosféry narážajú na svojej ceste na prekážku – vzduch, ktorý je možné prekonať len rozptylom. Ale táto metóda nefunguje s oblakmi kvôli rovnakej veľkosti molekúl. Svetlo, ktoré sa stretne s mikrokvapkou vody, sa neláme, ale naopak odráža od jej povrchu.
Slnečnému lúču to umožňuje zostať vo svojej pôvodnej farebnej palete, teda bielej, pričom molekuly oblakov zafarbí na bielo.
Viete, ako sa objavujú oblaky, prečo sa jedni stávajú oblakmi, zatiaľ čo iní zostávajú sviežimi snehobielymi baránkami? Náš úžasný nový produkt „Clouds“ vám o tom povie. Pozorujeme a študujeme“ - je pre skutočných milovníkov oblakov a dôvodov všetkých vekových kategórií.
Prečo sú oblaky biele a oblaky čierne, ako sa rodia oblaky a fatamorgány a je pravda, že existuje Spoločnosť milovníkov oblakov? Poďme sa porozprávať.
To je motto The Cloud Appreciation Society, medzinárodnej organizácie založenej v roku 2004 v Anglicku Gavinom Praetorom-Pinneym. Združuje 30 000 milovníkov cloudu z 94 krajín. Sú to ľudia, ktorí snívajú o tom, že ostatným odhalia krásu zamračenej oblohy. Pridajte sa k nám!
Stačí si ľahnúť na trávu a pozerať sa na oblaky. Alebo sa len pozrite hore. Kedykoľvek budete chcieť.
Ako sa rodí oblak?
Keď sa horúci vzduch zmieša so studeným, ochladí sa a môže dosiahnuť svoj rosný bod. Dochádza ku kondenzácii. Vodná para, ktorá sa usadzuje na častici vo vzduchu, sa mení na kvapky alebo ľadové kryštály, ktoré keď sa zhromaždia, vytvoria oblak.
Najčastejšie sa to stane, keď horúci vzduch stúpa zo zeme a stretáva sa so studeným vzduchom nad - v atmosfére. Úkaz podobný oblakom možno pozorovať aj na povrchu zeme. Zem alebo voda, zohriata počas dňa, sa ochladzuje pomalšie ako vzduch. Keď sa studený nočný vzduch dostane do kontaktu s teplým vzduchom blízko povrchu zeme alebo vody, vytvorí sa hmla.
Ilustrácia z knihy
Áno, áno, hmla sa skladá aj z oblačných prvkov. Je to v podstate veľký oblak ležiaci na zemi.
Prečo sú oblaky biele a oblaky čierne?
Ak sú oblaky tvorené kvapôčkami, prečo sú biele? Pretože prvky oblakov odrážajú svetlo: kryštály a kvapky sa lesknú v lúčoch slnka. A čím menšie prvky a čím väčší počet, tým je oblak belší.
Sivé, modrasté a čierne búrkové mraky pozostávajú z rovnakých kvapiek. Ide len o to, že v ťažkých mrakoch môžu na seba vrhať tiene (a dokonca aj na seba), a preto vyzerajú tmavšie. Sú aj hustejšie oblaky – skladajú sa z veľkých kryštálov a kvapiek, takže slnečné lúče cez ne nepreniknú. Pri pohľade zo zeme pôsobia temne a zlovestne.
Ilustrácia z knihy
Ale ak nad nimi preletíte, napríklad v lietadle, budú úplne biele.
Ako sa tvorí fatamorgána
Pri stúpaní teplého vzduchu vzniká oblak. Tento horúci stúpajúci prúd vzduchu sa nazýva termický. Vznášajú sa na ňom vtáky a vetrone.
Termál je vidieť, ak sa pozriete na spevnenú cestu v horúcom dni. Zdá sa, že vzduch nad asfaltom sa trasie a cesta sa zdá byť pokrytá mlákami. Tento jav sa nazýva fatamorgána.
Prelud možno vidieť, keď sa stretne horúci a studený vzduch s rôznou hustotou. Na hranici médií s rôznou hustotou sa lúč svetla láme a my vidíme fatamorgánu.
Mraky nie sú len chumáčiky bavlny, ktoré blokujú slnko. Nie sú o nič menej krásne ako hviezdy. Po prečítaní tejto knihy sa presvedčíte sami.
Ak pri pohľade z okna vidíte, ako je obloha pokrytá olovenými mrakmi, a nemôžete pochopiť dôvod toho, čo sa stalo, potom je to v poriadku. Možno budete musieť vyplniť nejaké medzery vo vedomostiach alebo si osviežiť pamäť, aby ste si lepšie uvedomili, odkiaľ prichádzajú mraky. A aj tak pochopíte, či sa ich máte báť.
Čo sú mraky
Bez ohľadu na to, ako oblaky vyzerajú na oblohe, či sú takmer priehľadné, ako závoj alebo nepreniknuteľné, ako olovený oblak, všetky sú vyrobené z vody. Faktom je, že pri ohrievaní vzduchu vlhkosť nachádzajúca sa na povrchu zeme preberá plynné skupenstvo a stúpa nahor, kde v dôsledku nižšej teploty vzduchu kondenzuje. Pre vznik oblakov je však potrebný jeden detail – prach. Už na začiatku procesu ich vzniku sa molekuly vody nalepia na jej najmenšie čiastočky, potom sa tvoria kvapky a ľadové kryštáliky, z ktorých sa neskôr stane dážď. V priaznivých podmienkach pre rast oblaky naberajú na objeme, ťažšia, klesajú nižšie a nižšie a nakoniec ich obsah vypadáva ako zrážky.
Výška oblačnosti sa môže meniť od 100 m od Zeme do 30 km v závislosti od poveternostných podmienok, klímy a štádia ich vývoja. Ale vznikajú presne v nadmorskej výške až 14 km, medzi hornými vrstvami troposféry a povrchom Zeme. Výška, v ktorej sa oblaky najskôr vytvoria a následne usadia, závisí od ich typu. Aby sme konečne pochopili, ku ktorým z nich patria takzvané olovené oblaky, prejdime k ich popisu.
Klasifikácia oblakov
Pri pohľade na oblohu môžete vidieť tri typy oblakov:
- Cirrus. Spravidla sú biele, vyzerajú ako obrovské stuhy, zakrivené alebo rovné, rozložené po oblohe. Nachádzajú sa v nadmorskej výške 6-10 km, ich hrúbka sa pohybuje od 100 m do 2 km a ich štruktúra je zvyčajne kryštalická.
- Vrstvený. Názov hovorí sám za seba; zdajú sa byť oblaky tohto typu navrstvené na seba v úhľadnej vrstve a často majú rôzne odtiene, čo ich robí ešte krajšími. Nachádzajú sa v nadmorskej výške 0,1-0,7 km, majú hrúbku 0,2-0,8 km a majú prevažne kvapôčkovú štruktúru.
- Kumulus. Pripomínajú veľké snehovo biele záveje vznášajúce sa vysoko na oblohe. Zvyčajne v nadmorskej výške 800-1500 m, šírka od 100 m do 2 km.
Často môžete pozorovať ich kombinácie, ako je cirrostratus, stratocumulus atď. Ak vám pohľad padol na olovený oblak, potom už pravdepodobne máte pred sebou oblak nimbostratus alebo cumulonimbus. Čoskoro môže začať pršať.
Dôvod vzniku oloveného oblaku
Každý vie, že existuje priama súvislosť medzi farbou oblakov a ich schopnosťou zrážať dážď. Ak sa na obzore objaví tmavý mrak, tak v blízkej dobe pravdepodobne padnú zrážky, ktoré môžu sprevádzať aj búrky. Ale niekedy môže pohľad na olovené oblaky na oblohe úprimne ohromiť, že aj dospelý bude mať otázku o dôvode ich vzhľadu. V skutočnosti sa nelíšia od bežných oblakov. Jednoducho nastali vhodné podmienky pre ich rast, po ktorom pre veľký objem vlhkosti a hustoty úplne prestali prepúšťať slnečné svetlo a pôsobili tak odstrašujúco. Vplyv má niekedy aj znečistené ovzdušie, vďaka ktorému sa do oblakov dostane veľké množstvo sadzí a prachu, ktoré sčernejú. A nakoniec, pokiaľ ide o nevyhnutné podmienky na vytvorenie oloveného oblaku:
- Nestabilita vzdušnej hmoty stúpajúca nahor;
- Prítomnosť teplého a studeného vzduchu (častejšie koncom leta, jari a začiatkom jesene).
A všetko, čo by sa malo urobiť, keď sa objaví, je len chrániť sa pred zásahom blesku.
Je veľkým potešením sledovať kupovité oblaky prechádzajúce v lete a snažiť sa vysvetliť, prečo sú niekedy svetlé a niekedy tmavé. Keď je oblak osvetlený Slnkom, je oslnivo biely, ale keď oblak prechádza nad nami, jeho základňa sa stáva sivou alebo úplne tmavou. Kvapky vody v oblaku sú tak blízko seba, že sa javí ako takmer úplne nepriehľadné biele teleso – biele, pretože svetlo oblakom takmer neprenikne, ale je veľmi dobre odrážané množstvom kvapiek. Ak je Slnko zakryté kupovitými mrakmi, zdajú sa byť tmavé, ale okraje mrakov sú vždy svetlé: „každý oblak má strieborný okraj“.
Rozloženie svetla a tieňa nám teda dáva zaujímavé informácie o rôznych častiach oblaku – hornej, dolnej, prednej, zadnej a o skutočnom tvare tohto obrovského útvaru. Nie je vždy ľahké získať správnu predstavu o jeho proporciách, ako aj o polohe oblaku vo vzťahu k Slnku. Ak sú napríklad oblaky predo mnou a Slnko je v určitej vzdialenosti nad nimi, budem zmätený, keď uvidím iba tiene (obr. 169, a). Neviem si predstaviť tú veľkoleposť
Ryža. 169. Svetlo a tiene na kupovitých oblakoch: a) ako vidíme krajinu
pozorovateľ pri pohľade zo severu na juh; b) chybné osobné dojmy pozorovateľa a obraz, ktorý očakáva, že uvidí; c) ako sa veci majú v skutočnosti. V prípadoch b) a c) sa pozorovateľ pozerá z východu na západ. Slnko je na juhu.
vzdialenosť k Slnku, nevedome ju považujem za veľmi blízku a preto sa mi zdá, že časť AB by mala byť osvetlená (obr. 169, 6). V skutočnosti slnečné lúče osvetľujúce oblak prebiehajú rovnobežne s čiarou spájajúcou Slnko s mojím okom (obr. 169, c).
Bez ohľadu na to, aká rozmarná môže byť hra svetla a tieňa, bez ohľadu na to, aká komplikovaná môže byť záležitosť tieňmi vrhanými jedným oblakom na druhý, zdá sa nemožné vysvetliť len týmto všetky rozdiely vo farbách kupovitých oblakov.
I. Levitan
Keď sa obloha po búrke vyjasní a zostane na nej len niekoľko kopovitých mrakov, jasne osvetlených Slnkom a umiestnených tak, že tieň jedného z nich nemôže dopadať na druhý, tieto oblaky sú stále tmavšie a tmavšie a napokon pred úplne zmizne, zmení sa na modro-čierne. Všeobecný dojem je, že tenké časti kupovitých oblakov videných oproti modrej oblohe nie sú „modré+biele“ (ako by sa dalo očakávať), ale „modré+čierne“.
Na druhej strane, kupovitý oblak sa javí ako sivý, keď je videný na pozadí iného veľkého oblaku, ktorý je úplne biely, takže o zvýšení jasu jednoducho kvôli zväčšeniu celkovej hrúbky vrstiev nemôže byť ani reči. Fyzika týchto javov, hoci sa pozoruje denne, stále nie je dobre pochopená. Samozrejme, mali by sme byť veľmi opatrní, pokiaľ ide o myšlienku, že mraky skutočne absorbujú svetlo; treba sa najprv pokúsiť vysvetliť tento jav predpokladom, že oblaky sú pevné biele útvary, potom si uvedomiť, že v skutočnosti nie sú ničím iným ako svetlo rozptyľujúcou hmlou, a nakoniec zvážiť, že oblaky môžu obsahovať tmavé prachové častice.
Je zaujímavé porovnať oblaky s bielou parou (nie dymom!) parnej lokomotívy V niektorých prípadoch sa para javí belšia pri pohľade z väčšieho uhla k dopadajúcemu svetlu a menej jasná pri pohľade zo smeru od Slnka. , kedy oko vníma lúče odrazené takmer v smere dopadu. V iných prípadoch, bez ohľadu na smer pohľadu, je para oveľa jasnejšia ako najjasnejšie časti kumulu; Môže to byť spôsobené väčšou vzdialenosťou k oblakom a útlmom svetla v dôsledku rozptylu vo vzduchu.
Georgy Nissky. jeseň. Semafory
Tmavé kupovité oblaky sa na veľké vzdialenosti často javia ako modrasté. Toto nie je farba samotných oblakov, ale svetlo rozptýlené v atmosfére medzi oblakom a našim okom. Čím ďalej je takýto tmavý mrak, tým viac sa jeho farba približuje farbe oblohy. Na druhej strane svetlé oblaky blízko horizontu zožltnú.
Mali by sme zvážiť aj iné oblaky a pokúsiť sa napríklad vysvetliť, prečo sú dažďové oblaky také sivé, prečo majú búrkové oblaky zvláštnu farbu olova viditeľnú vedľa vyblednutej oranžovej, nie je to prach? Naše informácie o tom všetkom sú však také neúplné, že sa obmedzíme na to, že čitateľa vyzveme na nezávislé postrehy.
Rozloženie jasu po nebeskej klenbe, keď je úplne a rovnomerne pokryté mrakmi, je veľmi charakteristické a zdá sa, že dopĺňa rozloženie na jasnej oblohe. Porovnajte napríklad pomocou zrkadla zenit a horizont: pri jasnej oblohe je zenit vždy tmavší; Pomer jasu sa pohybuje od 3 do 5 (fotografie X1X a XX).
V časti o otázke Prečo sú mraky biele a búrky čierne? daný autorom Natalya Natalya najlepšou odpoveďou je, že v obyčajných oblakoch je zvyčajne málo kvapiek vody, nie sú to kvapky, ale veľmi malé častice. Slnečné svetlo sa odráža zvonku takýchto častíc. Pri takomto odraze nedochádza k lomu, odrazené svetlo zostáva biele. V búrkových mrakoch (aj vo veľkých hustých mrakoch) je oveľa viac vody, čo znamená, že sa absorbuje viac svetla, ale je tiež zvýšená pravdepodobnosť, že sa svetlo bude odrážať smerom nahor od zeme - takže oblaky pod nimi vyzerajú tmavé... V oblakoch (oblakoch) nie je nič okrem vody (vo forme pary alebo ľadových kryštálikov), v skutočnosti je to podstata oblaku/oblaku. Mraky sa môžu tiež javiť ako černejšie v dôsledku relatívne nízkej nadmorskej výšky „letu“ a slnko môže svietiť viac do strany ako do stredu vyššie.
Odpoveď od Pmuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuts mkemeuts[nováčik]
pretože cez ňu neprechádzajú slnečné lúče
Odpoveď od Leonid[guru]
Všetko je to o veľkosti SAMOTNÉHO OBLAKU a v neposlednom rade o veľkosti kvapiek vody. Stačí, ak sa pozorne pozriete, aj obyčajné oblaky prichádzajú v rôznych odtieňoch – s prechodom od bielej k sivej. To znamená, že je jasné, že 1) biela sa líši od sivej jednoducho v množstve svetla, ktoré dosiahne spodnú hranicu oblaku, a 2) kľúčovým faktorom je, koľko slnečného svetla musí prejsť cez oblak. Čím je oblak hrubší (hrúbka mrakov niekoľko kilometrov!), tým viac svetla sa rozptýli/pohltí. To znamená, že čím menej z neho dosiahne spodnú hranicu oblaku. To znamená, že čím tmavšie vyzerá zospodu. Ak sa pozriete na búrkový mrak zhora (z lietadla je to ľahké), potom sú všetky oblaky biele, pretože k odrazu dochádza rovnakým spôsobom a absorpcia, keď sa pozriete zo STRANY ZDROJA SVETLA, to neovplyvňuje.
Odpoveď od Lexus Swift[guru]
Keďže biele oblaky sú zložené hlavne z veľkých kvapiek vody, slnečné svetlo prechádzajúce cez ne sa nerozdelí na svoje zložky a zostáva biele.
Odpoveď od Štvrtá dimenzia[guru]
Veľkosť kvapiek vody v oblaku je pomerne veľká a svetlo sa odráža od ich vonkajšieho povrchu. Pri tomto odraze sa svetlo nerozloží na jednotlivé farby, ale zostane biele. Veľmi husté oblaky sa javia ako čierne, pretože prepúšťajú málo slnečného svetla – buď je absorbované kvapôčkami vody v oblaku, alebo sa odráža nahor.